KR20120040117A - 자가-팽창 타이어 구성 방법 - Google Patents

Abstract

자가-팽창 타이어 구성 방법은, 경화전 그린 타이어 보디를 형성하는 단계와; 외향 그린 타이어 보디 표면과 타이어 공동 사이에서 연장되도록 공기 통로 보디를 그린 타이어 보디 내에 배치하는 단계로서, 공기 통로 보디는 타이어 공동을 향하는 중공 보디 출구 단부와 외향 그린 타이어 보디 표면으로부터 외측을 향하는 중공 입구 단부 사이에서 연장되는 폐쇄된 공기 통로를 갖는, 공기 통로 보디의 그린 타이어 보디 내 배치 단계와; 그린 타이어 보디를 완성된 경화 타이어 보디로 경화시키는 단계와; 공기 통로 보디의 일단부 또는 양단부 위에 하나 이상의 태핑 장치를 부착하는 단계와; 태핑 장치의 중공 돌출 부재를 통해, 공기 통로 보디 내의 공기 통로와 태핑 장치 내의 통기구 사이에서 연장되는 공기 유동 경로를 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 외향 타이어 보디 표면과 내향 타이어 보디 표면 사이의 비선형 경로를 따라 그린 타이어 보디를 통하도록 공기 통로 보디를 경로 설정하는 단계를 포함하고, 비선형 경로는 적어도 부분적으로 제 1 타이어 보디 비드 코어를 둘러싸며, 공기 통로 보디는 제 1 및 제 2 타이어 턴업 체퍼 부품과 같은 중첩되는 그린 타이어 부품 사이에 배치된다.

Description

자가-팽창 타이어 구성 방법{METHOD OF CONSTRUCTING A SELF-INFLATING TIRE}

본 발명은 개략적으로 자가-팽창(self-inflating) 타이어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 펌프 메커니즘을 통합하는 타이어 조립체에 관한 것이다.

정상적인 공기 확산은 시간이 지남에 따라 타이어 내의 타이어 압력을 감소시킨다. 타이어의 자연적인 상태는 팽창 상태에 있는 것이다. 따라서, 운전자는 타이어 압력을 유지시키는 행동을 반복해야 하며, 그렇지 않으면 연비 및 타이어 수명의 감소와, 차량 제동 및 핸들링 성능의 약화를 경험하게 될 것이다. 타이어 압력이 현저히 낮을 때 운전자에게 경고하기 위해 타이어 압력 감시 시스템이 제안되었다. 그러나, 이러한 시스템은 경고를 받았을 때 타이어를 권장 압력으로 재팽창시키기 위한 시정 조치를 취하는 운전자에게 의존하고 있다.

따라서, 운전자가 개입할 필요 없이 시간에 따른 일체의 타이어 압력 감소를 보상하기 위해 타이어를 자가-팽창시키게 될 자가-팽창 특징부를 타이어 내에 포함시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에서, 자가-팽창 타이어 구성 방법은, 경화전 그린 타이어 보디를 형성하는 단계와; 외향 그린 타이어 보디 표면과 타이어 공동 사이에서 연장되도록 공기 통로 보디를 그린 타이어 보디 내에 배치하는 단계로서, 공기 통로 보디는 타이어 공동을 향하는 중공 보디 출구 단부와 외향 그린 타이어 보디 표면으로부터 외측을 향하는 중공 입구 단부 사이에서 연장되는 폐쇄된 공기 통로를 갖는, 공기 통로 보디의 그린 타이어 보디 내 배치 단계와; 그린 타이어 보디를 완성된 경화 타이어 보디로 경화시키는 단계와; 공기 통로 보디의 일단부 또는 양단부 위에 하나 이상의 태핑 장치를 부착하는 단계와; 태핑 장치를 통해, 공기 통로 보디 내의 공기 통로와 태핑 장치 내의 통기구 사이에서 연장되는 공기 유동 경로를 형성하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 본 방법은, 태핑 장치로부터 중공 돌출 부재를 공기 통로 보디의 측벽을 통해 관통시켜서 공기 유동 경로를 작동 가능하게(operatively) 형성하는 단계를 포함한다. 추가의 양태에서, 본 방법은, 공기 통로 보디의 중공 보디 입구 단부 위에 입구 태핑 장치를 부착하는 단계와, 입구 태핑 장치의 중공 돌출 부재를 통해 공기 유동을 공기 통로 보디의 공기 통로 내로 유도하는 단계와, 중공 보디 출구 단부 위에 출구 태핑 장치를 부착하는 단계와, 출구 태핑 장치의 중공 돌출 부재를 통해 공기 유동을 공기 통로 보디의 공기 통로로부터 타이어 공동 내로 유동하는 단계를 포함한다.

추가의 양태에 따른 본 방법은 외향 타이어 보디 표면과 내향 타이어 보디 표면 사이의 비선형 경로를 따라 그린 타이어 보디를 통하도록 공기 통로 보디를 경로 설정하는 단계를 포함하고, 비선형 경로는 적어도 부분적으로 제 1 타이어 보디 비드 코어를 둘러싸며, 공기 통로 보디는 제 1 및 제 2 타이어 턴업 체퍼 부품과 같은 중첩되는 그린 타이어 부품 사이에 배치된다.

(정의)

타이어의 "편평비(aspect ratio)"는 그 단면 폭(SW: section width)에 대한 그 단면 높이(SH: section height)의 비율에 100을 곱하여 퍼센티지로 표현한 것을 의미한다.

"비대칭 트레드"는 타이어의 중심 평면 또는 적도면(EP: equatorial plane)에 대해 대칭적이지 않은 트레드 패턴을 갖는 트레드를 의미한다.

"축방향" 및 "축방향으로"는 타이어의 회전축에 평행한 라인 또는 방향을 의미한다.

"체퍼(chafer)"는 코드 플라이를 림에 대한 마모 및 절단으로부터 보호하고 림 위에서의 굴곡을 분배시키기 위해 타이어 비드의 외부 주위에 배치되는 재료의 좁은 스트립이다.

"원주방향"은 축방향에 수직한 환형 트레드의 표면의 둘레를 따라서 연장되는 라인 또는 방향을 의미한다.

"적도 중심면(CP: equatorial centerplane)"은 타이어의 회전축에 수직하고 트레드의 중심을 통과하는 평면을 의미한다.

"접지면(footprint)"은 제로 스피드에서 또한 정상 하중 및 압력 하에서 타이어 트레드가 편평면과 접촉하는 면적 또는 접촉 패치를 의미한다.

"홈"은 트레드에 대해 원주방향으로 또는 측방향으로 직선, 곡선 또는 지그재그 방식으로 연장될 수 있는 트레드 내의 세장형 공극 영역을 의미한다. 원주방향으로 또는 측방향으로 연장되는 홈은 종종 공통 부분을 갖는다. "홈 폭"은 그 폭이 문제인 홈 또는 홈 부분이 차지하는 트레드 표면적을 이러한 홈 또는 홈 부분의 길이로 나눈 값과 동일하며, 따라서 홈 폭은 그 길이에 따른 그 평균 폭이다. 홈은 타이어에서 깊이가 변화할 수 있다. 홈의 깊이는 트레드의 둘레 주위에서 변화할 수 있거나, 또는 일정하지만 타이어의 다른 홈의 깊이와 다를 수 있다. 이러한 좁거나 넓은 홈이 폭넓은 원주방향 홈에 비해 상당히 감소된 깊이를 가지면, 이 홈은 관련 트레드 구역에서 리브같은(rib-like) 특성을 유지하는 경향이 있는 "타이 바(tie bar)"를 형성하는 것으로 간주된다.

"기내측(inboard side)"은 타이어가 바퀴에 장착되고 바퀴가 차량에 장착될 때 차량에 가장 가까운 타이어 측을 의미한다.

"측방향(lateral)"은 축방향을 의미한다.

"측방 에지"는 정상 하중 및 타이어 팽창 하에서 측정되는 축방향으로 최외측의 트레드 접촉 패치 또는 접지면에 접선하는 라인을 의미하며, 이 라인은 적도 중심면에 평행하다.

"정미(net) 접촉 면적"은 트레드의 전체 둘레 주위의 측방 에지 사이의 트레드 요소의 전체 지면 접촉 면적을 측방 에지 사이의 전체 트레드의 총 면적으로 나눈 것을 의미한다.

"비방향성(non-directional) 트레드"는, 트레드 패턴이 바람직한 이동 방향과 정렬되는 것을 보장하기 위해, 단수 또는 복수의 특정 바퀴 위치에서 차량에 배치될 필요가 없고 바람직한 전방 이동 방향을 갖지 않는 트레드를 의미한다. 역으로, 방향성 트레드 패턴은 바람직한 이동 방향을 구비하여 특정 바퀴 배치를 필요로 하는 것이다.

"기외측(outboard side)"은 타이어가 바퀴에 장착되고 바퀴가 차량에 장착될 때 차량으로부터 가장 먼 타이어 측을 의미한다.

"연동"은 공기와 같은 함유물을 튜브형 경로를 따라서 밀어내는 파형 수축에 의한 작동을 의미한다.

"반경방향" 및 "반경방향으로"는 반경방향으로 타이어의 회전축을 향하거나 그로부터 멀어지는 방향을 의미한다.

"리브"는 적어도 하나의 원주방향 홈과 제 2의 이러한 홈 또는 측방 에지에 의해 형성되는 트레드 상의 원주방향으로 연장되는 고무 스트립을 의미하며, 스트립은 전체-깊이(full-depth) 홈에 의해 측방향으로 분할되지 않는다.

"사이프(sipe)"는 트레드 표면을 소분할하고 정지마찰(traction)을 향상시키는 타이어의 트레드 요소로 몰딩되는 작은 슬롯을 의미하며, 사이프는 일반적으로 폭이 좁고, 타이어의 접지면에서 개방 유지되는 홈과 반대로 타이어 접지면에서 폐쇄된다.

"트레드 요소" 또는 "정지마찰 요소"는 홈에 인접하는 형상을 가짐으로써 형성되는 리브 또는 블록 요소를 의미한다.

"트레드 원호 폭(tread arc width)"은 트레드의 측방 에지 사이에서 측정되는 트레드의 원호 길이를 의미한다.

본 발명에 의하면, 타이어를 자가-팽창시키게 될 자가-팽창 특징부를 타이어 내에 포함시킴으로써, 운전자가 개입할 필요 없이 시간에 따른 일체의 타이어 압력 감소를 보상할 수 있다.

도 1은 자가-팽창 타이어 조립체의 사시도,
도 2는 공기 튜브 서브-조립체의 공기 튜브 보디 부품의 사시도,
도 3은 공기 튜브 서브-조립체의 입구 캡 부품의 평면 사시도,
도 3a는 입구 캡 부품의 저면 사시도,
도 3b는 도 3a의 3B-3B 선을 따라서 취한 입구 캡 부품의 단면도,
도 4는 공기 튜브 서브-조립체의 팽창 장치 부품의 평면 사시도,
도 4a는 팽창 장치의 저면 사시도이다 .
도 5는 공기 튜브 서브-조립체의 분해 사시도,
도 6은 공기 튜브 부품의 입구 단부의 단면도,
도 7은 캡 부품이 조립된 공기 튜브 부품의 입구 단부의 단면도,
도 8a는 튜브를 따라서 축방향으로 배치된 다수의 공기 통로 도관을 도시하는 공기 튜브의 부분 사시도,
도 8b는 내부에 배치된 대체 개수의 공기 통로 도관을 도시하는 공기 튜브의 부분 사시도,
도 8c는 공기 튜브를 통한 중심 축방향 통로가 공기 통로 도관의 존재에 의해 방해받지 않는 대체 구조를 도시하는 공기 튜브의 부분 사시도,
도 9a는 외장 공기 튜브 서브-조립체를 포함하는 타이어의 비드 구역의 부분 단면 도시된 확대 저면 사시도,
도 9b는 외장 공기 튜브 서브-조립체를 포함하는 비드 구역의 부분 단면 도시된 확대 평면 사시도,
도 9c는 공기 튜브 서브-조립체가 타이어 구조에 통합되는 대체 구조에서의 타이어의 비드 구역의 부분 단면 도시된 확대 저면 사시도,
도 9d는 도 9c의 대체 구조의 확대 평면도,
도 10은 대체 장착된 공기 튜브 서브-조립체를 갖는 타이어의 비드 부분의 확대 사시도,
도 10a는 도 10에서 도 10a를 참고하도록 지정된 비드 영역의 확대도,
도 11은 타이어 비드 구역에 장착된 공기 튜브 서브-조립체의 출구 단부를 도시하는 림에 장착된 타이어 하측 부분의 사시도,
도 12는 비드 구역에 장착된 공기 튜브 서브-조립체의 입구 단부를 도시하는 림에 장착된 타이어 상측 부분의 사시도,
도 13은 대안적으로 구성되고 경로설정된 공기 튜브 서브-조립체가 내부에 포함된 타이어의 단면도.

첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명할 것이다.

도 1, 도 10 및 도 10a는 본 발명과 함께 사용하기 위한 예시적인 타이어(10)를 도시한다. 타이어(10)는 트레드(12)와 케이싱(14)을 갖는다. 케이싱(14)은 두 개의 측벽(16, 18), 두 개의 환형 비드(22, 24)로부터 연장되고 그 주위에 래핑되는 하나 이상의 반경방향 플라이(20), 및 트레드(12)와 단수 또는 복수의 플라이(20) 사이에 반경방향으로 배치되는 벨트 보강 구조물(26)을 갖는다.

플라이(20)와 벨트 보강 구조물(26)은 코드 보강된 탄성중합체 재료일 수 있다. 코드는 예를 들어 강선(steel wire) 필라멘트일 수 있고, 탄성중합체는 예를 들어 가황 고무 재료일 수 있다. 마찬가지로, 환형 비드(22, 24)는 비연장성 비드 코어를 형성하는 다발로 래핑되는 강선을 가질 수 있다. 내부라이너 부품(28), 예를 들어 할로부틸 고무는, 타이어(10)가 팽창될 때 타이어 공동(30) 내에 공기압을 포함하기 위해 다소 공기 투과적인 챔버를 형성할 수 있다.

타이어(10)는 각각의 비드(22, 24) 위에 반경방향으로 배치되는 탄성중합체 에이펙스(apex)(32)를 추가로 구비할 수 있다. 타이어가 경화 사이클을 겪은 후 체퍼 경화된 부품(38)(도 9a 내지 도 9d)을 형성하는 한쌍의 토우 가드 턴업(toe guard turnup)(34, 36)이 제공된다. 일반적으로 타이어(10)의 구조는 전통적이며, 타이어(10)는 소비자, 상업용 또는 특수 차량 또는 도로 적용을 위해 구성될 수 있다. 도 1, 도 11 및 도 12에 도시하듯이, 예시적인 경화된 타이어(10)는, 림 표면(42) 상에 착좌되어 외부 림 플랜지(44)와 접촉하는 림(40)에 장착된다. 이렇게 위치되면, 타이어(10)의 내부 공동(30)은 폐쇄되고, 타이어(10)가 완전히 팽창될 때 소정 압력의 권장 공기 체적을 보유하도록 의도된다.

도 2, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 그린 타이어에 포함되기에 적합하고 그린 타이어 경화 중에 구조적 완전성을 유지할 수 있는 탄성중합체 또는 고무 조성물과 같은 가요성 재료로 구성된 공기 튜브 보디(46)가 제공된다. 보디(46)는, 양 단부에서 편평 디스크-형상 입구 보디 단부(52) 및 편평 디스크-형상 출구 보디 단부(54)에 일체 접합되는 길고 편평한 편평 중심 보디 섹션(50)을 갖고 형성된다. 보디(46)는 전통적인 몰딩 기술에 의한 단일 구조인 것이 바람직하다.

출구 보디 단부(54)는 중공형이며, 원형 측벽(56) 및 편평 외벽(57)을 갖는 편평 디스크-형상 외측 구조이다. 마찬가지로, 보디 중심 섹션(50)의 대향 단부에 있는 입구 보디 단부(52)도 원형 측벽(58) 및 편평 외벽(59)을 갖는 편평 디스크-형상 외측 구조이다. 도 7에 가장 잘 도시되어 있듯이, 입구 보디 단부(52)는 폐쇄된 중심 공기 챔버(60)를 갖는 중공형이다. 도 6에 도시하듯이 출구 보디 단부(54)도 폐쇄된 중심 공기 챔버(48)를 갖는 중공형이다. 입구 보디 단부(52)와 출구 보디 단부(54)의 벽 두께 및 재료 조성은 후술되는 캡 부품 및 팽창 장치 각각으로부터의 핀 관통을 촉진하도록 구성된다.

도 6, 도 7, 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 중심 보디 섹션(50)은 측벽(66, 68, 70, 72)에 의해 구획되는 쉬쓰 커버링(sheath covering)(64)을 형성한다. 도 8c에 도시되어 있는 개방 공기 통로(73)는 일 실시예에서, 입구 보디 단부(52) 내의 챔버(60)와 출구 보디 단부(54) 내의 챔버(48) 사이에서 연장된다. 공기 통로(73)의 단면 치수는 챔버(48, 60) 사이에서 공기가 자유롭게 유동할 수 있도록 구성된다. 대안적으로, 다수의 튜브형 공기 케이블(62)이 도 5에 도시하듯이 중심 보디 섹션(50) 내에 몰딩될 수 있으며, 각각의 공기 케이블은 챔버(48, 60) 사이에서 공기 유동과 연통하는 축방향 공기 통로(63)를 갖는다. 공기 케이블(62)의 개수 및 직경의 적절한 선택을 통해서, 챔버(48, 60) 사이에서의 공기 유동 속도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 8a는 중심 보디 섹션(50) 내에 다섯 개의 대직경 케이블(62)이 배치되는 실시예를 도시하고, 도 8b는 20개의 소직경 케이블(62)을 사용하는 실시예를 도시한다. 케이블(62)의 직경 크기 및 개수의 변경은, 기계적 굴곡 특징이 아니라 챔버(48, 60) 사이에서의 공기 튜브 보디의 공기 유동 특징을 조절하는데 있어서 융통성을 제공한다.

도 3, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 입구 보디 단부(52)에 부착되어 타이어 외부의 공기를 입구 보디 단부 챔버(60) 내로 유입시킬 수 있도록 캡 부품(74)이 제공된다. 캡 부품(74)은 스틸 또는 플라스틱과 같은 적합한 재료로 구성되며 전통적인 수단에 의해 대체로 돔-형상 캡 보디(76)로 구성된다. 캡 보디(76)는 내부 캡 챔버(86)를 집단적으로 형성하는 오목한 상부 벽(78), 평면적인 하부 벽(80), 및 융기된 원주 벽(82)을 구비한다. 입구 통기구(84)의 어레이는 이격되어 있으며, 캡 보디(76)의 오목한 상부 벽(78)을 통해서 연장된다. 입구 통기구는 주위 공기를 오목한 상부 벽(78)을 통해서 캡 챔버(86) 내로 이동시키기 위한 공기 통로로서 기능한다. 평면 하부 벽(80)으로부터 돌출하는 것은, 한 점으로 테이퍼지는 중공 피라미드형 핀(88)의 어레이이다. 핀(88)의 각각은, 캡 챔버(86) 내의 공기를 캡으로부터 핀(88)을 통해서 하방으로 배출시킬 수 있도록 핀 부재의 보디를 통해서 연장되는 하나 이상의 출구 통기구 또는 공기 통로(90)를 갖는다.

도 4, 도 4a, 도 5 및 도 13으로부터 알 수 있듯이, 경화후 타이어 내의 공기 튜브 서브-조립체는 공기를 공기 튜브 보디(46)로부터 타이어 공동(30) 내로 채널이동시키기 위한 팽창 장치(92)를 구비한다. 팽창 장치(92)는 중심 챔버(99)를 둘러싸는 보디 측면(94), 상면(96) 및 하면(98)에 의해 구획되는 밀폐된 원통형 보디(93)를 갖는다. 하면(98)으로부터 외측으로 돌출하는 것은 삼각형 중공 핀(100)의 어레이이며, 각각의 중공 핀은 공기가 중심 챔버(99) 내로 유입될 수 있도록 관통 연장되는 하나 이상의 흡입 통기구를 갖는다. 원통형 보디(93)로부터 측방향으로 연장되는 것은, 개방 단부(106)를 향해 축방향으로 관통 연장되는 중심 공기 통로(108)를 갖는 세장형 도관(104)이다. 도관(104)은 편평한 상부 벽(110), 편평한 하부 벽(112) 및 각각 낮은 프로파일의 측벽(114)을 갖는 장방형 단면의 대체로 편평한 구조이다. 도관(104)의 방향은 핀(100)을 통해서 챔버(99) 내로 향하는 공기 유동 방향에 대해 대체로 횡방향이다. 중심 공기 통로(108)는 도관(104)을 통해서 챔버(99) 내로 연결된다. 핀(100)을 통해서 118 방향으로 상방 유동하는 공기는 챔버(99)에 진입하고, 그로부터 도 13의 화살표 116으로 도시하듯이 도관(104)을 통해서 경로이동되며, 화살표 118로 도시하듯이 도관 단부(106)에서 빠져나간다. 팽창 장치(92)는 전통적인 수단에 의해 플라스틱 또는 스틸과 같은 적합한 재료로 형성될 수 있다.

도 9a 내지 도 9d, 도 10 및 도 10a를 참조하면, 도시된 실시예에서, 공기 튜브 보디(46)는 그린 타이어 구축 과정 중에 그린 타이어에 포함되도록 의도됨을 알 것이다. 공기 튜브 보디(46)는 별개 부품으로서 제조되며, 그린 타이어 구축의 적절한 단계에서, 입구 보디 단부(52)가 타이어 외부에 배치되어 외측을 향하고 출구 보디 단부(54)가 배치되어 타이어의 공동(30) 쪽으로 내측을 향하도록 표준 타이어 부품들 사이에 통합된다. 도시된 구조에서, 보디(46)는 중첩되는 두 개의 토우 가드 턴업 부품(34, 36) 사이에 샌드위치 배치되지만, 필요할 경우 공기 튜브 보디(46)를 그린 타이어 내에 통합하기 위한 다른 구조가 채택될 수도 있다. 턴업 부품(34, 36)은 경화된 타이어에서 체퍼 부품이 될 것이다.

그린 타이어 부품(34, 36) 사이로의 공기 튜브 보디(46) 통합은 도 9a 내지 도 9d에 순차적으로 상세히 도시되어 있다. 도 9a는 타이어 비드(24) 주위의 턴업 부품(36) 배치 및 부품(36) 위에의 공기 튜브 보디(46) 배치를 도시한다. 이렇게 배치되면, 공기 튜브 보디(46)는 마찬가지로 출구 단부(54)가 타이어 공동(30)을 향하는 상태로 타이어 비드(24)를 둘러싼다. 보디 형성에 있어서 탄성중합체 및 가요성 재료 선택에 의한 공기 튜브 보디(46)의 편평한 구조는 공기 튜브 보디(46)가 턴업 부품(36)의 형상을 따르고 그에 대해 편평하게 놓이도록 탄성적으로 합치될 수 있게 한다. 공기 튜브 부품(46)을 도시된 위치에 매립하는 것은, 공기 튜브 보디(46)의 배치 이전에 또는 이후에 조립되는 그린 타이어 부품들 중 임의의 부품의 위치 또는 구조를 포함하거나 변경하지 않는다.

도 9b는 그린 타이어의 외부를 도시하며, 구체적으로 공기 튜브 보디(46)의 공기 입구 보디 단부(52)의 위치를 도시한다. 입구 보디 단부(52)는 부품(36)의 외부에 대해 편평하게 놓이며 그린 타이어로부터 외측으로 향한다. 도 9c 및 도 9d에는, 공기 튜브 보디(46)와 중첩되고 공기 튜브 보디(46)를 부품(34, 36) 사이에 샌드위치시키는 외부 제 2 토우 가드 턴업 부품(34)의 배치가 도시되어 있다. 공기 튜브 보디(46), 특히 중심 보디 세그먼트(50)의 편평한 낮은 프로파일 구조는, 임의의 그린 타이어 부품의 상대 배치 또는 구조를 손상시키지 않으면서 그린 타이어 구축에 보편적인 방식으로, 부품(34)이 비드 코어(24) 주위에 끼워질 수 있게 하며 내측 턴업 부품(36) 위에서 편평하게 할 수 있다. 도시하듯이, 부품(34)이 부품(36) 및 공기 튜브 보디(46) 위에 배치된 후, 후술하는 목적을 위해 보디(46)의 출구 단부(54)는 타이어 공동(30)에 노출되고, 그로부터 접근 가능하며, 이를 향하는 상태가 되고, 보디(46)의 입구 단부(52)는 그린 타이어의 외부에 노출되고, 그로부터 접근 가능하며, 이를 향하는 상태가 된다.

도 10 및 도 10a는 완성된 그린 타이어의 단면도이다. 도 10a의 확대 단면도에 가장 잘 도시되어 있듯이, 출구 단부(54)의 편평 외표면(57)은 그린 타이어의 내부 공동(30)을 향하며 입구 단부(52)의 편평 외표면(59)은 타이어로부터 외측을 향한다. 공기 튜브 보디(46)의 중심 보디(50)는 토우 가드 부품(34, 36) 사이에 둘러싸이며, 타이어 비드(22)를 둘러싼다. 그린 타이어 내의 공기 튜브 보디(46)는 밀폐되고, 단부(52, 54) 내의 챔버(48, 60) 및 중심 보디(50)를 통과하는 공기 통로를 갖는다. 그린 타이어는 이후 전통적인 방식으로 경화 사이클 겪게 되고 그 결과 완성된 타이어가 얻어진다.

타이어 경화 이후, 도 5, 도 6, 도 7, 도 11 및 도 12에 도시하듯이, 캡 부품(74)은 공기 튜브 보디(46)의 입구 단부(52)의 외표면(59)에 부착된다. 캡(74)의 중공 테이퍼 핀(88)은 핀 구멍(90)이 입구 단부 챔버(60)에 진입할 때까지 표면(59)을 관통한다. 입구 단부(52)의 단면 두께 및 재료 선택은 캡 부재 핀(88)에 의한 관통을 촉진하도록 설계된다. 핀(88)은 필요에 따라 입구 단부 표면(59)의 두께를 관통하기에 적합한 경질 재료로 구성된다. 표면(59)을 통한 핀(88)의 마찰 결합은 캡(74)을 공기 튜브 보디(46)의 입구 단부(52) 상의 적소에 유지시키는 작용을 한다. 필요할 경우 캡(74)과 입구면(59) 사이에 접착제 도포와 같은 이차 유지 보조 수단이 구비될 수 있다. 캡의 아랫면의 표면적 및 형태는 일반적으로 표면(59)의 표면적 및 형태와 상보적이지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 그렇게 배치되면, 방향성 화살표 108로 도시하듯이 캡(74)의 통기구(84)를 통해서, 캡(74)의 중공 핀(88)을 통해서, 핀(88)의 외부 테이퍼 단부에 있는 개구(90)를 통해서, 공기 튜브 보디(46)의 입구 단부(52) 내로 입구 공기 경로가 형성된다.

공기 튜브 보디(46)의 출구 단부(54)는 도시하듯이 타이어 경화후 작업 시에 팽창 장치(92)와 끼워진다. 팽창 장치(92)의 중공 테이퍼 핀(100)은 핀 구멍(102)이 출구 단부 챔버(48)에 진입할 때까지 표면(57)을 관통한다. 출구 단부(52)의 단면 두께 및 재료 선택은 장치 핀(100)에 의한 관통을 촉진하도록 설계된다. 핀(100)은 필요에 따라 출구 단부면(57)의 두께를 관통하기에 적합한 경질 재료로 구성된다. 표면(57)을 통한 핀(100)의 마찰 결합은 팽창 장치(92)를 공기 튜브 보디(46)의 출구 단부(54) 상의 적소에 유지하도록 작용한다. 필요할 경우 팽창 장치(92)와 출구 단부면(57) 사이의 접착제 도포와 같은 이차 유지 보조 수단이 구비될 수 있다. 팽창 장치(92)의 아랫면(98)의 표면적 및 형태는 일반적으로 표면(57)의 표면적 및 형태와 상보적이지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 그렇게 배치되면, 도 12 및 도 13의 방향성 화살표 118로 도시하듯이 관통 핀 구멍(102)을 출구 단부(54)의 내부 챔버(48)와 연통시키는 팽창 장치(92)의 중공 핀(100)으로부터 출구 도관(104)의 통로(108)를 통해서 출구 공기 경로가 형성된다.

전술했듯이, 공기 튜브 보디(46)의 중심 보디(50)는 입구 챔버(60)와 출구 챔버(48) 사이에 개방 채널을 구성할 수 있다. 대안적으로, 중심 보디(50) 내에는 하나 이상의 튜브형 공기 케이블(62)이 챔버(48, 60) 사이를 연장하도록 매립될 수 있다. 케이블(62)을 통한 통로(63)의 개수 및 단면 치수는 공기가 바람직한 속도로 챔버(48, 60) 사이를 유동할 수 있도록 선택될 수 있다. 도 12로부터 팽창 장치(92)의 출구 도관(104)이 출구 단부(54)로부터 핀(100) 내로 이동하는 공기의 경로에 대해 직각으로 연장되는 것을 알 것이다. 출구 도관(104)을 이탈하는 공기는 따라서 화살표 118로 도시하듯이 측벽의 내표면을 따라서 타이어 공동(30) 내에 주입된다. 측벽의 내표면을 따라서 공동(30) 안으로 향하는 도관(104)의 배향은 도관(104)이 공동(30) 안으로 돌출하는 정도를 감소시키며 따라서 파괴 위험을 최소화한다.

이상으로부터, 공기 튜브 보디(46)를 통한 공기 통로는 그린 타이어 내에 보디를 포함시키는 도중에 완전히 폐쇄됨을 알 것이다. 그린 타이어 내에 보디(46)가 통합되는 것은 전통적인 타이어 구축 기술 도중에 이루어지며, 특수 장비를 필요로 하지 않는다. 더욱이, 그린 타이어 내에 보디(46)가 통합되는 것은, 필요할 때 타이어 공동(30) 내에 공기를 유도하게 될 채널을 형성하지만, 이것이 기존의 타이어 부품 구조와 배치 또는 내구성 및 공기 수용과 같은 타이어 속성을 저해하지는 않는다.

상기 시스템은 타이어 내로의 공기 통로 매립을 가능하게 하는 장점을 제공하며, 이는 타이어 구축 및 경화 공정에 대해 혼란을 초래하지 않고, 경화된 타이어의 드릴링을 전혀 필요로 하지 않으며, 따라서 타이어 내구성에 대해 비교적 낮은 영향을 갖고, 모듈형이며, 따라서 제품 라인 내의 다른 타이어에 대한 사용을 위한 융통성을 제공한다.

전술된 캡(74), 공기 튜브 보디(46), 및 팽창 장치(92)의 형상은 타이어 외부로부터의 공기 유입을 허용하며, 공기 튜브 보디(46)에 의해 공기를 타이어에 통과시킨다. 캡(74) 및 팽창 장치(92)는 타이어 경화 이후까지는 폐쇄된 공기 튜브 보디(46)에 끼워지지 않으며, 따라서 타이어 경화 중에 공기 튜브 보디 내로의 고무 유동을 방지한다. 공기 튜브 보디 중심 보디(50) 내의 개별 튜브형 케이블(62)의 선택적 사용은 공기 유동 제어를 허용할 뿐 아니라, 정상 사용 중에 타이어 내에서 발생하는 굴곡을 견딜 수 있는 보다 튼튼한 보디(50) 구조를 허용한다.

도 13은 공기 튜브 보디(46)가 타이어 비드 주위로 경로설정되지 않는 대체 실시예를 도시한다. 도 13 내의 공기 튜브 보디(46)는 공동(30)을 향하는 타이어 측벽의 내벽을 따라서 비드(22) 위의 타이어를 통해서 연장된다. 도 1 내지 도 12의 실시예에서와 같이, 팽창 장치(92)는 공기 튜브 보디(56)의 출구 단부(54)에 끼워지는 한편, 캡 부품(74)은 입구 단부에 침입되어 부착된다. 사용될 수 있는 다른 위치가 도 13에 가상선으로 120으로 도시되어 있다. 120 위치에서, 공기 튜브 보디는 팽창 장치(92)와 캡(74) 사이에서 직선 경로를 따라서 타이어를 통해 연장될 것이다. 대체 실시예의 어느 것에서나, 타이어가 공기 튜브 보디(46)를 수용하기 위해 경화된 후 타이어를 통한 통로가 드릴링 될 수 있다. 얻어지는 장점은 공기 유동을 위한 짧은 경로이며, 따라서 공기 유동 압력 손실을 감소시킨다. 그러나, 도 13의 대체예는 응력 집중으로 인해 내구성 문제를 초래할 수 있다. 더욱이, 공기 튜브 보디를 수용하기 위한 구멍의 크기가 대략 5mm일 수 있기 때문에, 하나 이상의 카커스 섬유가 절단될 수 있다. 또한, 경화 이후의 오프라인 드릴링은 제조 공정에 비용을 추가할 수 있다.

타이어 보디는 경화후 완성형 타이어 보디 형태로 경화되는 경화전 그린 타이어 카커스 형태로부터 구성된다.

이상으로부터, 일반적으로 공기 튜브 보디(46)(본 명세서에서는 호환적으로 "공기 통로 보디"로 지칭되기도 함)는 타이어 보디(10) 내에 존재하며 체퍼(38)의 외표면과 같은 외향 타이어 보디 표면과 타이어 공동(30) 사이에서 연장됨을 알 것이다. 도 1 내지 도 12의 경로가 채용될 수 있거나, 또는 도 13의 대체 경로와 같은 하지만 이것에 한정되지는 않는 대체 경로가 채용될 수 있다. 공기 통로 보디(46)는, 타이어 공동(30)을 향하는 중공형 보디 출구 단부(54)와 외향 타이어 보디 표면으로부터 외측을 향하는 중공 입구 단부(52) 사이에서 연장되는 폐쇄된 공기 통로[공기 케이블(62)을 갖는 챔버(48, 60)]를 제공한다. 캡(74)과 팽창 장치(92)는 공기 통로 보디(46)의 단부 중 하나 또는 양 단부 위에 부착되는 태핑 장치를 제시한다. 각각의 태핑 장치(74, 92)는, 돌출 핀 부재를 통한 공기 통로 보디의 공기 통로와 태핑 장치 통기구 사이에서 연장되는 공기 유동 경로를 작동 가능하게 형성하기 위해 공기 통로 보디(46)의 측벽을 관통하는 중공 돌출 핀 부재(88, 100)와 외부 통기구를 구비한다. "입구 태핑 장치"[캡(74)]는 중공형 보디 입구 단부(52) 위에 부착되어 "외부" 공기 유동을 공기 통로 보디의 공기 통로 내로 작동 가능하게 유도하며, "출구 태핑 장치"[팽창 장치(92)]는 중공형 보디 출구 단부(54) 위에 부착되어 공기 유동을 공기 통로 보디의 공기 통로로부터 타이어 공동(30) 내로 작동 가능하게 유도한다. 타이어에 대한 공기 통로 조립체의 조립은 개별 스테이지에서 이루어지는 바, 공기 통로 튜브(46)의 단부들이 적어도 부분적으로 노출되어 접근 가능하도록 공기 통로 튜브(46)를 타이어의 경화전 그린 타이어 카커스 형태에 포함시키는 것에서 시작되고, 공기 튜브 보디(46)에 대한 캡(74) 및/또는 팽창 장치(92)의 경화후 부착으로 종결된다.

도 1 내지 도 12로부터는, 타이어의 그린 타이어 카커스 형태에 대한 공기 통로 보디(46)의 경화전 통합이 상당한 장점을 달성하는 것을 알 것이다. 공기 튜브 보디(46)는 폐쇄되며 이는 타이어 경화 중에 공기 통로를 깨끗하게 유지한다. 공기 튜브 보디의 위치 및 구조는, 그린 타이어 내로의 공기 통로 통합에 의해 타이어의 부품이 손상되거나 구조적으로 영향받지 않도록 구성된다. 이후, 자가 팽창 능력이 요구될 경우 캡 및 팽창 장치가 추가된다. 캡 및 팽창 장치는 공기 튜브 보디(46)의 입구 및 출구 단부 각각을 중공 테이퍼 핀으로 관통함으로써 부착되며, 따라서 공기가 입구 단부 위의 캡에 유입되고, 공기 튜브 보디를 통과하여 출구 단부 위의 팽창 장치로부터 유출될 수 있게 한다. 상기 시스템은 따라서 경화 이전에 그린 타이어에 사전 설치되는 공기 통로 튜브의 두 개의 중공 단부를 통해서 공기 통로를 제공한다. 경화 이전에 타이어의 조립체 내에 공기 채널을 통합하고 타이어 경화 이후 공기 통로 중공 단부를 천자시키는 방법은 공기 통로를 방해받지 않고 깨끗하게 유지시키는 작용을 한다. 더욱이, 공기 튜브 보디의 중심 보디 내부에 튜브형 케이블을 배치하는 것은 공기 통과를 위해 개선된 구조적 완전성을 제공하며, 중공 통로 케이블의 개수 및 크기를 선택함으로써 공기 유량을 제어할 수 있다.

본 명세서에 제공된 본 발명의 설명에 비추어 볼 때 본 발명의 변형이 가능하다. 본 발명을 예시하기 위해 특정 대표 실시예 및 상세를 제시했지만, 당업자에게는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 따라서, 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 전체 의도된 범위 내에 포함될 변경이, 설명된 특정 실시예에서 이루어질 수 있음을 알아야 한다.

10 : 타이어 12 : 트레드
16, 18, 66, 68, 70, 72 : 측벽 20 : 플라이
22, 24 : 환형 비드 26 : 벨트 보강 구조물
28 : 내부라이너 부품 30 : 타이어 공동
34, 36 : 토우 가드 턴업 40 : 타이어
46 : 공기 튜브 보디 48, 60 : 공기 챔버
52 : 입구 보디 단부 54 : 출구 보디 단부
62 : 공기 케이블 63, 73 : 공기 통로
74 : 캡 부품 84 : 입구 통기구
88, 100 : 핀 92 : 팽창 장치

Claims (5)

1. 자가-팽창 타이어 구성 방법에 있어서,
   한쌍의 환형 타이어 코어 비드 코어(annular tire core bead cores)로부터 타이어 트레드 구역으로 각각 연장되는 제 1 및 제 2 측벽 사이에 타이어 공동을 갖는 경화전 그린 타이어 보디를 형성하는 단계와,
   외향 그린 타이어 보디 표면과 상기 타이어 공동 사이에서 연장되도록 공기 통로 보디를 상기 그린 타이어 보디 내에 배치하는 단계로서, 상기 공기 통로 보디는 상기 타이어 공동을 향하는 공기 통로 보디의 중공 보디 출구 단부와 상기 외향 그린 타이어 보디 표면으로부터 외측을 향하는 공기 통로 보디의 중공 입구 단부 사이에서 연장되는 폐쇄된 공기 통로를 갖는, 공기 통로 보디의 그린 타이어 보디 내 배치 단계와,
   상기 그린 타이어 보디를, 상기 그린 타이어 보디 내의 적소에 배치된 상기 공기 통로 보디를 갖는 완성된 경화 타이어 보디로 경화시키는 단계와,
   상기 공기 통로 보디의 단부 중 적어도 하나 위에 적어도 하나의 태핑 장치를 부착하는 단계와,
   상기 태핑 장치를 통해, 상기 공기 통로 보디 내의 공기 통로와 상기 태핑 장치 내의 통기구 사이에서 연장되는 공기 유동 경로를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   자가-팽창 타이어 구성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 태핑 장치로부터 중공 돌출 부재를 상기 공기 통로 보디의 측벽을 통해 관통시켜서 상기 공기 유동 경로를 작동 가능하게(operatively) 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   자가-팽창 타이어 구성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기 통로 보디의 단부 중 적어도 하나 위에 적어도 하나의 태핑 장치를 부착하는 단계는,
   상기 공기 통로 보디의 중공 보디 입구 단부 위에 입구 태핑 장치를 부착하는 단계와,
   상기 입구 태핑 장치를 통해 공기 유동을 상기 공기 통로 보디의 공기 통로 내로 유도하는 단계와,
   상기 중공 보디 출구 단부 위에 출구 태핑 장치를 부착하는 단계와,
   상기 출구 태핑 장치를 통해 공기 유동을 상기 공기 통로 보디의 공기 통로로부터 상기 타이어 공동 내로 유동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   자가-팽창 타이어 구성 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 입구 태핑 장치로부터 중공 돌출 부재를 상기 공기 통로 보디의 측벽을 통해 관통시켜서 입구 공기 유동 통로를 작동 가능하게 형성하는 단계와,
   상기 출구 태핑 장치로부터 중공 돌출 부재를 상기 공기 통로 보디의 측벽을 통해 관통시켜서 출구 공기 유동 통로를 작동 가능하게 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   자가-팽창 타이어 구성 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   외향 타이어 보디 표면과 내향 타이어 보디 표면 사이의 비선형 경로를 따라 상기 그린 타이어 보디를 통하도록 상기 공기 통로 보디를 경로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   자가-팽창 타이어 구성 방법.

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